Выбор и расчет аппаратов для процесса сорбции нефтепродуктовактивированными углями.

Аппаратурное оформление адсорбционной очистки сточных вод от нефтепродуктов активными углями включает комплекс оборудования и его обвязки, обеспечивающей в общем случае следующие технологические операции:

1) подачу сточных вод в адсорбер;

2) контакт сточных вод с адсорбентами в адсорбере;

3) отделение очищенной воды от адсорбента и вывод ее из адсорбционной аппаратуры;

4) вывод отработанного адсорбента из адсорбера с утилизацией или регенерацией его;

5) загрузку в адсорбер чистого адсорбента.

Для концентрирования остаточного количества нефтепродуктов из воды после первой ступени очистки выбираем активный уголь АГ-3, обладающий наиболее высокой механической прочностью (82%) и значительной емкостью по отношению к нефтепродуктам (200 мг/г сорбента), а также доступностью его приобретения.

 

Таблица 3.7 Исходные данные для расчета и выбора угольного фильтра.

Наименование параметров	Количественные характеристики
qw - производительность	200 м^3/сутки; 16 м^3/ч
Се„ - исходная величина концентрации нефтепродуктов	1 мг/дм^3
Сех - конечная величина концентрации нефтепродуктов	0,05 мг/дм^3
aSb^max - полная динамическая емкость (ПДЕ) по нефтепродуктам угля АГ-3	200 мг/г
aSb^mm - рабочая динамическая емкость (ПДЕ) по нефтепродуктам угля АГ-3	90 мг/г
tads°^p - ориентировочная продолжитель­ность работы 1 т сорбента до проскока нефтепродуктов в очищаемую воду	6000 ч
Ysb^Kax - кажущаяся плотность угля АГ-3	0,90 т/м^3
ySb^Hac - насыпная плотность угля АГ-3	0,5 т/м^3
V - скорость фильтрования	10 м^3/м^2ч
К5ь - заданная степень исчерпания емкости сорбента	0,7
Hads - высота слоя угля	2,5 м
d -диаметр адсорбента	2 м

 

Находим площадь фильтрования работающего адсорбера, м:
          q_w                                         16

F_ads =................. =         = 1, 6 м;

              V         10

Определим количество работающих адсорберов при D_ads = 2 м:

                 F_ads              1,5

N^b_ads=....................... =................  = 0,5

                     f_ads        3,14 • 1²

Для работы достаточно достаточно иметь один адсорбер, работающий при скорости фильтрации 5 -г- 10 м/ч.

Максимальная доза активного угля до проскока нефтепродуктов,

г/дм³ (кг/м³):

                  С_еn - С_ех                  1 - 0,05   0,95

D_sb^max =---------------------- =------------ =-------- = 0,011 г/дм³ или

                         a_sb^min                 90      90

0,011 кг/м³.

 

Доза активного угля, выгружаемого из адсорбера, при полном насыщении сорбента нефтепродуктами, составляет, г/дм³ (кг/м³):

            С_еп - С_ех               1 - 0,05   0,95

D_sb =........................ =................ =......... = 0,007 г/ дм³,

             K_sb • a_sb^max          0, 7 • 200   140                      

или 0,007 кг/м³

 

Ориентировочная высота загрузки, обеспечивающая очистку до проскока, м:

            D_sb^max • q_w • t_ads^op            0,011 • 16 • 6000 1056

Н₁^ор =................. -................. =................     =        ≈1,5 м

                 F_ads • γ _sb^нac                        1, 6 • 450                       720

Ориентировочная высота загрузки, выгружаемая из адсорбера, м:

                  D_sb • q_w • t_ads^op                  0,007 • 16 • 6000 672

Н₂^oр =.................................... =.......................... = --     = 0,93 м

                       F_ads-Ysb^Hac                  1, 6 • 450         720

Общая высота загрузки адсорбента в адсорбционной установке

равна, м:

Н_общ = Н ₁^ор + Н₂^ор = 1,5 + 0,93 = 2,43 м

 

Продолжительность работы t_1ads адсорбционной установки до

проскока, ч:

t_1ads = [ 2С_ех • (Н, + Н₂) • Е • (a_sb^max + С_еn)]/ v С_еn²

 

порозность загрузки Е = 1-0,45/0,9 = 0,55

                          2 • 5 • 10^-5 •2,43 • 0,5 • (200 + 0,001)

t_1ads    =                                                       ⁼

                                 10 • (0,001)²

    2 • 5 • 2,43 • 0,5 • 200

=............................ = 2430 ч или 100 сут

        10⁵- 10 • 1 • 10⁶

 

Продолжительность работы адсорбера до исчерпания емкости, ч:

 

t_1ads=2C_en   • K_sb H₁• Е • (a_sb^max + C_en)]/ V C_en =

   

 2 • 1 •10^-3 • 0,7 • 0,93 • 0,5 • 200

=...................                       = 0,1302 • 10⁵ = 13020 ч

        10 • 1 • 10⁶

или 542,5 сут 

Произведем расчет объема загрузки адсорбера, м³:

W_sb = f_ads • H_ads = 3, 14 • 2, 5 = 7, 85м³

Количество сухой массы угля в адсорбере, т:

Psb = W_sb • γ_sb^нac = 7, 85 • 0,450 = 3, 5 т

Таким образом, для поглощения остаточного количества нефтепродуктов с концентрацией в исходной воде 1 мг/дм³ предлагается адсорбер производительностью 20 м³/ч, высотой фильтрующей загрузки (АГ-3) 2, 5 м, объемом 7, 8 м³, разовый загрузкой угля 3,5 т, при γ ^нас = 0,45 т/м³.

Смена загрузки угля рекомендуется один раз в 2 года, однако эта величина будет уточнена в процессе эксплуатации угольного фильтра.

Разовая загрузка активного угля АГ-3 составляет 3,5 т.

 

V БЖД

VI “ЭКОНОМИКА

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1